[发明专利]一种水下变结构机器人

说明书

本发明属于水下机器人领域，具体地说是一种水下变结构机器人，主体框架、作业系统及变结构装置均位于浮力调节系统的内部，变结构装置包括剪叉机构及电动缸，电动缸及剪叉机构分别安装于主体框架上，电动缸的输出端与剪叉机构连接、驱动剪叉机构升降；浮力调节系统包括上、下浮力材，下浮力材安装于主体框架上，上浮力材安装于剪叉机构上，随剪叉机构升降，通过上浮力材随剪叉机构的升降改变机器人的自身形态，实现机器人航行模式与作业模式的切换；通过改变自身形态，增大水下机器人的稳心高，切换到稳定作业模式，通过机械臂与五指手的集成实现精细作业，实现一个平台兼顾敏捷航行探测和悬停精细作业。

技术领域

本发明属于水下机器人领域，具体地说是一种水下变结构机器人。

背景技术

目前的水下作业主要采用自主水下机器人(AUV)自主探测、搜索目标，遥控潜水器(ROV)有人介入、遥控操作的模式。而随着水下机器人的快速发展，面向海洋领域对自主化作业的迫切需求，研究兼顾AUV的敏捷航行以及ROV稳定作业的综合性能的机器人成为水下机器人领域的发展趋势，探测作业一体化的机器人可以降低水下执行任务的成本，更高效地实现水下探测和作业。

发明内容

为了解决单一水下机器人无法实现探测、作业一体化的问题，本发明的目的在于提供一种可以在水下完成变结构，实现探测、作业一体化的水下变结构机器人。该水下变结构机器人通过改变自身的结构，实现水下工作模式的切换，并通过搭载具备高精度控制能力的灵巧机械臂实现机器人在水下的敏捷航行以及稳定精细作业。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的包括主体框架、浮力调节系统、作业系统、变结构装置及动力推进系统，其中主体框架、作业系统及变结构装置均位于浮力调节系统的内部，所述变结构装置包括剪叉机构及电动缸，所述电动缸及剪叉机构分别安装于主体框架上，所述电动缸的输出端与剪叉机构连接、驱动所述剪叉机构升降；所述浮力调节系统包括上浮力材及下浮力材，所述下浮力材安装于主体框架上，所述上浮力材安装于剪叉机构上，随所述剪叉机构升降，通过所述上浮力材随剪叉机构的升降改变机器人的自身形态，实现机器人航行模式与作业模式的切换；所述作业系统安装于主体框架上，所述作业系统的执行端可由浮力调节系统中伸出进行作业；所述动力推进系统安装于主体框架上，实现机器人的悬停作业、姿态控制及上浮下潜。

其中：所述剪叉机构包括支撑杆、中间连接杆及底部连接杆，所述电动缸两侧对称设有呈“X”型的支撑杆，两侧所述支撑杆之间通过中间连接杆相连，每侧所述支撑杆底部的一端固接于主体框架上、底部的另一端与所述主体框架滑动连接，每侧所述支撑杆顶部的一端与框架顶板铰接、顶部的另一端与所述框架顶板滑动连接；两侧所述支撑杆底部的另一端之间通过底部连接杆相连，所述电动缸的输出端连接于底部连接杆上。

所述剪叉机构还包括滑轮及滑轨，所述电动缸两侧对称设有固接于主体框架上的滑轨，每侧所述滑轨上均沿长度方向开设有条形孔，每侧所述支撑杆底部的一端固接于同侧滑轨上，所述底部连接杆的两侧均安装有滑轮，每侧所述滑轮均在同侧滑轨上的条形孔内往复滑动。

所述底部连接杆的一侧或两侧设有水平导轨，所述水平导轨通过水平导轨支架安装于主体框架上，所述底部连接杆上设有与水平导轨滑动连接的滑套。

每侧所述支撑杆顶部的一端铰接有顶部连接件，所述顶部连接件固接于框架顶板的下表面；两侧所述支撑杆顶部的另一端通过顶部连接杆相连，所述顶部连接杆的两侧均安装有滑块转接件，每侧所述滑块转接件上均固接有滑轨滑块组合，所述滑轨滑块组合中滑块固接于滑块转接件上、滑轨与所述框架顶板的下表面固接。

所述电动缸包括外壳及分别容置于外壳内的电机、螺母、丝杠、推杆，所述外壳固定在主体框架上，所述电机的输出端与丝杠相连、驱动丝杠旋转，所述丝杠上螺纹连接有螺母，所述推杆为中空结构、套设于所述丝杠外部，所述推杆的一端与螺母连接、另一端作为所述电动缸的输出端与剪叉机构连接；所述推杆由外壳伸出，与所述外壳之间采用动密封。